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Crescita dell'ambiente controllato

1. 9.1 Tipi di serre

   Original publication 2021 · Pubblicato per la prima volta su FarmHub Learn 2021-04-22 · Kentucky State University

   Le serre autoportanti sono disponibili in una varietà di forme e dimensioni (Figura 24). La scelta della serra dipende dal carico di neve e dalla velocità del vento di una particolare posizione. Le serre autoportanti sono meno costose delle strutture più grandi e sono più facili da ottimizzare i parametri ambientali per diverse specie di coltura. Se si utilizzano più strutture autonome, è necessario un aumento dei protocolli igienico-sanitari per evitare che i problemi di parassiti e malattie da insetti vengano trasferiti tra le strutture da parte dei lavoratori.

   

   Le serre collegate alla grondaia offrono un uso più efficiente dello spazio e riducono i costi complessivi di riscaldamento durante l'inverno rispetto alle strutture stand- alone (Figura 25). Il costo iniziale di questo stile serra è elevato e può essere proibitivo per i coltivatori con un budget limitato.

   Le serre appoggiate hanno una parete che confina con un edificio. La riduzione della luce non è grave se la parete scura è la parete nord. Questi tipi di strutture possono essere utili per sistemi acquaponici disaccoppiati, in quanto i parametri ambientali possono essere controllati indipendentemente in ciascuna struttura.

   

   • Fonte: Janelle Hager, Leigh Ann Bright, Josh Dusci, James Tidwell. 2021. Universita' statale del Kentucky. Manuale di produzione Aquaponics: un manuale pratico per i coltivatori. *

2. 9.2 Opzioni di copertura delle serre

   Original publication 2021 · Pubblicato per la prima volta su FarmHub Learn 2021-04-22 · Kentucky State University

   I rivestimenti per serre sono disponibili in una varietà di materiali, tra cui vetro, plastica rigida (fibra di vetro, policarbonato o acrilico) e pellicole plastiche. La scelta appropriata dipende dalla zona climatica e dal budget. Le regioni con un clima più freddo richiedono che la copertura fornisca un maggiore isolamento e un basso trasferimento di calore misurati rispettivamente dal valore R e dal valore U. Il valore R misura quanto bene il materiale isola. Maggiore è il valore R, maggiore è l'isolamento del materiale. Il valore U quantizza il trasferimento di calore e descrive la quantità di calore persa o guadagnata. I materiali con un valore U inferiore saranno più efficienti dal punto di vista energetico. Circa il 75% della plastica utilizzata per coprire le serre negli Stati Uniti è in polietilene a doppio strato gonfiato ad aria. Il rivestimento in polietilene da 6 ml è economico e ha un valore R di 1,4 e un valore U di 0,5 (elevata capacità di isolamento ed efficienza energetica). Un rivestimento in fibra di vetro a strato singolo è moderatamente costoso e ha un valore R di 0,83 e un valore U di 1,2 (capacità di isolamento moderata e non efficiente dal punto di vista energetico) (Tabella 11). Scegliere il materiale giusto per la propria zona climatica è fondamentale per ridurre i costi di riscaldamento durante l'inverno. Il costo dell'energia è la seconda spesa di produzione più grande, appena dietro la manodopera.

   Tabella 11: Confronto dei materiali per vetri a effetto serra.

   • Fonte: Janelle Hager, Leigh Ann Bright, Josh Dusci, James Tidwell. 2021. Università statale del Kentucky. Manuale di produzione Aquaponics: un manuale pratico per i coltivatori. *

3. 9.3 Opzioni di riscaldamento e raffreddamento

   Original publication 2021 · Pubblicato per la prima volta su FarmHub Learn 2021-04-22 · Kentucky State University

   

   Heating: Per i produttori di piccole dimensioni o backyard-size, l'implementazione di un sistema di riscaldamento passivo può contribuire a ridurre i costi di riscaldamento durante i mesi freddi. In questo tipo di sistema, la luce solare entra nella parete sud. La parete nord ha materiale riflettente per intrappolare e immagazzinare il calore. Le botti nere riempite d'acqua assorbono il calore dalla luce solare durante il giorno e rilasciano lentamente il calore durante la notte. Le tende termiche possono essere appese alla parete sud per intrappolare il calore durante la notte (Figura 26). Pur essendo utile per ridurre i costi di riscaldamento, questa pratica non sarebbe pratica per i grandi produttori in quanto occupa un prezioso spazio di produzione nello stabilimento e non è in grado di mantenere una temperatura costante e affidabile.

   I produttori più grandi che hanno una produzione costante durante tutto l'anno dovranno mantenere una temperatura indipendente da ciò che si può ottenere dal sole. I riscaldatori ad aria forzata alimentati da gas naturale, propano o elettricità sono più comunemente utilizzati negli Stati Uniti. Questi riscaldatori controllano la temperatura dell'aria da un termostato. I riscaldatori radianti come i polli da carne a legna o a gas naturale controllano la temperatura pompando acqua calda attraverso tubi situati in tutta la struttura. I polli da carne sono popolari, poiché il legno è una fonte economica di carburante rispetto al petrolio o al gas naturale.

   

   Cooling: La combinazione di ventilazione manuale e automatica è il modo più conveniente per raffreddare la serra. Le opzioni di ventilazione includono i lati arrotolabili, le prese d'aria del soffitto e le prese d'aria lungo l'estremità lunga della serra.

   Ventilatori di ventilazione forzata tirare l'aria attraverso la lunghezza della serra utilizzando prese d'aria controllate dal termostato all'estremità opposta. I refrigeratori evaporativi sono un modo relativamente economico per fornire raffreddamento alla struttura in climi caldi e secchi. I refrigeratori evaporativi funzionano tirando l'aria esterna attraverso una parete bagnata, raffreddando l'aria man mano che entra.

   La parete bagnata è una cornice che contiene cartone ondulato o materiale sintetico che è saturo dall'acqua che gocciola sulla sua superficie (Figura 27). L'acqua in eccesso viene raccolta in un serbatoio e pompata indietro sul cartone. Le pareti di raffreddamento evaporative non sono efficienti in climi con temperatura elevata e umidità elevata.

   • Fonte: Janelle Hager, Leigh Ann Bright, Josh Dusci, James Tidwell. 2021. Universita' statale del Kentucky. Manuale di produzione Aquaponics: un manuale pratico per i coltivatori. *

4. 9.4 Produzione indoor

   Original publication 2021 · Pubblicato per la prima volta su FarmHub Learn 2021-04-22 · Kentucky State University

   

   Trasferire la produzione in un edificio isolato è adatto ai produttori che desiderano essere vicini ai mercati urbani, avere una mancanza di terreni coltivabili o vivere in un clima non adatto alla produzione all'aperto o in serra.

   Non importa dove una pianta viene coltivata, richiede comunque condizioni ottimali per raggiungere il suo massimo potenziale di rendimento. Oltre ai controlli di cui sopra, i produttori devono anche fornire una luce idonea per una crescita ottimale delle piante. Per le piante, la luce stimola la germinazione dei semi, la produzione di alimenti, la fioritura, la produzione di clorofilla e l'ispessimento di rami e foglie.

   La fotosintesi è stimolata dal tipo e dalla frequenza della luce ricevuta. La luce viene emessa come onde di fotoni, o fasci di energia. La quantità di energia in ogni fotone determina la lunghezza dell'onda da cresta a cresta. Le lunghezze d'onda di energia più basse emettono una luce blu (400 nm) e le lunghezze d'onda di energia più elevate emettono una luce rossa (700 nm). Le piante utilizzano lunghezze d'onda comprese tra 400-700 nm. La luce blu e rossa è richiesta in diversi rapporti in diversi periodi della vita della pianta. La luce blu è principalmente responsabile della crescita vegetativa. La luce rossa innesca l'allungamento delle cellule, la crescita vegetativa e la fioritura.

   Le lampade tradizionali per la coltivazione delle piante sono lampade fluorescenti (FL) o ad alta intensità (HID). I bulbi compatti T5, T8 e T12 FL sono utilizzati principalmente per la propagazione dei semi o la crescita vegetativa. Gli apparecchi HID sono spesso venduti per ospitare sia lampadine ad alogenuri metallici (MH) che ad alta pressione (HPS). La luce prodotta dalle lampadine MH è la gamma 400-550, adatta per la crescita vegetativa. La luce prodotta dalle lampadine HPS fornisce luce nello spettro giallo, arancione e rosso, più adatto per fasi di fioritura e fruttificazione. Sia le lampadine FL che HPS hanno una durata di oltre 20.000 ore e generano una notevole quantità di calore.

   I progressi nelle luci per la coltivazione delle piante hanno reso la produzione indoor più conveniente grazie a una migliore efficienza energetica e a rese più elevate. Gli apparecchi a induzione (IND) sono simili alle lampadine FL ma sono diventati più popolari, in quanto non hanno elettrodi che consentono loro di durare molto più a lungo (75.000 ore). Inoltre rimandano molto meno calore e sono più efficienti dal punto di vista energetico. Le luci a diodi a emissione luminosa (LED) erano un tempo troppo costose per molti coltivatori; tuttavia, ora sono considerate lo standard per le luci per la coltivazione delle piante. Le luci a LED funzionano facendo passare una corrente elettrica attraverso due semiconduttori (uno positivo, uno negativo) che poi emettono luce. Lo spettro può essere composto in quanto richiesto dalla pianta in diverse fasi, migliorando la qualità e la resa del raccolto. Oltre a migliorare l'efficienza energetica, le luci a LED hanno una durata di oltre 100.000 ore.

   La ricerca condotta presso la Kentucky State University ha confrontato la crescita di sei verdi a foglia verde e il consumo di energia per le luci FL, MH, IND e LED. Le luci a LED hanno prodotto biomassa vegetale significativamente più elevata (g/m2) rispetto alle altre tre luci (Figura 28: KSU inedita, Oliver et al. 2018). Poiché il costo delle luci a LED continua a diminuire, diminuiranno anche i costi di produzione per la produzione di impianti interni.

   • Fonte: Janelle Hager, Leigh Ann Bright, Josh Dusci, James Tidwell. 2021. Universita' statale del Kentucky. Manuale di produzione Aquaponics: un manuale pratico per i coltivatori. *